JP2007001339A - Internal combustion engine waste heat recovery plant in propulsive device of vessel - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関をプロペラに直結した主機と電気推進装置とを複合した推進システムを有する船舶の内燃機関廃熱回収プラントおよびこれを用いた船舶に関するものである。 The present invention relates to an internal combustion engine waste heat recovery plant for a ship having a propulsion system in which a main engine in which an internal combustion engine is directly connected to a propeller and an electric propulsion device, and a ship using the same.
近年、ディーゼル主機を備えた大型船では、大出力化や操縦性向上や冗長性確保のため、予備あるいは補助推進手段として電気推進を併せ持つものが用いられている。
従来、この電気推進のための電力は、例えば特許文献1に示されるように、ディーゼル主機の軸発電あるいは別途設けられた複数のディーゼル発電機によって供給されている。
2. Description of the Related Art In recent years, large ships equipped with diesel main engines have used electric propulsion as a backup or auxiliary propulsion means in order to increase output, improve maneuverability, and ensure redundancy.
Conventionally, the electric power for this electric propulsion is supplied by shaft power generation of a diesel main engine or a plurality of separately provided diesel generators as disclosed in Patent Document 1, for example.
しかしながら、特許文献1に示されるものは、ディーゼルエンジンによって駆動される補助発電機によって発電されるものであり、主機よりの排ガスを利用することを考慮していない。一般的には主機の排ガスには動力として利用可能な熱が含まれており、これを利用することは総合的なエネルギー効率の向上において重要である。 However, what is shown in Patent Document 1 is generated by an auxiliary generator driven by a diesel engine, and does not consider using exhaust gas from the main engine. Generally, the exhaust gas from the main engine contains heat that can be used as power, and using this is important in improving the overall energy efficiency.
本発明は、上記問題点に鑑み、推進システムの総合的なエネルギー効率を向上させ得る船舶の内燃機関廃熱回収プラントおよびこれを用いた船舶を提供することを目的とする。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide an internal combustion engine waste heat recovery plant for a ship that can improve the overall energy efficiency of a propulsion system, and a ship using the same.
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかる船舶の内燃機関廃熱回収プラントは、内燃機関による主機と電気推進とを複合した推進システムを有する船舶において、前記電気推進用の電力を供給する発電機を駆動し、中間部分に複数の混気段を有する発電機駆動用タービンと、過熱蒸気を生成するボイラと、前記内燃機関の排ガスから熱量を回収して高圧蒸気を生成する高圧蒸気生成手段と、該高圧蒸気生成手段の下流側で、前記内燃機関の排ガスから熱量を回収して低圧蒸気を生成する低圧蒸気生成手段と、前記ボイラが生成した過熱蒸気を前記発電機駆動用タービンの入口に導入させる過熱蒸気供給ラインと、前記高圧蒸気生成手段が生成した高圧蒸気を前記発電機駆動用タービンの上段側混気段に導入させる高圧蒸気ラインと、低圧蒸気生成手段が生成した低圧蒸気を前記発電機駆動用タービンの下段側混気段に導入させる低圧蒸気ラインと、前記高圧蒸気ラインおよび前記低圧蒸気ラインの蒸気量が増減すると前記過熱蒸気ラインの供給量を反対に減増させるように調節する制御手段と、が備えられていることを特徴とする。
In order to solve the above problems, the present invention employs the following means.
That is, a ship internal combustion engine waste heat recovery plant according to the present invention drives a generator that supplies electric power for electric propulsion in a ship having a propulsion system that combines a main engine and electric propulsion by the internal combustion engine, A turbine for driving a generator having a plurality of air-fuel stages in a portion, a boiler that generates superheated steam, high-pressure steam generation means that recovers heat from the exhaust gas of the internal combustion engine and generates high-pressure steam, and the high-pressure steam generation On the downstream side of the means, low pressure steam generating means for recovering heat from the exhaust gas of the internal combustion engine to generate low pressure steam, and superheated steam supply for introducing the superheated steam generated by the boiler into the inlet of the generator driving turbine A high-pressure steam line for introducing the high-pressure steam generated by the high-pressure steam generating means into the upper mixed stage of the generator driving turbine, and the low-pressure steam generating means When the amount of steam in the low-pressure steam line for introducing the low-pressure steam into the lower mixed gas stage of the generator driving turbine and the steam pressure in the high-pressure steam line and the low-pressure steam line increases or decreases, the supply amount of the superheated steam line decreases on the contrary. And a control means for adjusting to increase.
このように、電気推進用の電力を供給する発電機を駆動する発電機駆動用タービンは、ボイラで生成された過熱蒸気に加えて、それぞれ内燃機関の排ガスを熱源として生成された高圧蒸気および低圧蒸気によっても駆動されているので、内燃機関(主機)から廃棄される熱量を十分に活用することとなり、推進システムのエネルギー効率を向上させることができる。
また、制御手段は、高圧蒸気ラインおよび低圧蒸気ラインの蒸気量が増減すると過熱蒸気ラインの過熱蒸気供給量を反対に減増させるように調節するので、高圧蒸気および低圧蒸気は発電機駆動用タービンで優先して利用されることになる。これにより、内燃機関の排ガスから熱量を回収して生成される高圧蒸気および低圧蒸気は、内燃機関の稼動状況等に対応して蒸気量が増減しても発電機駆動用タービンによって有効に活用されるので、推進システムのエネルギー効率を一層向上させることができる。
なお、高圧蒸気生成手段および低圧蒸気生成手段には、適宜手段によって給水されることになるが、ボイラへの給水ラインを用いるのが好適である。このようにすると給水のための設備が重複しないので、推進システムの構造が簡略化でき、安価に製造できる。
As described above, the generator driving turbine that drives the generator that supplies electric propulsion power includes high-pressure steam and low-pressure generated by using the exhaust gas of the internal combustion engine as a heat source in addition to the superheated steam generated by the boiler. Since it is also driven by steam, the amount of heat discarded from the internal combustion engine (main engine) can be fully utilized, and the energy efficiency of the propulsion system can be improved.
In addition, the control means adjusts so that the amount of superheated steam supplied to the superheated steam line is decreased when the amount of steam in the high pressure steam line and the low pressure steam line increases or decreases. Will be used preferentially. As a result, the high-pressure steam and low-pressure steam that are generated by recovering the amount of heat from the exhaust gas of the internal combustion engine are effectively utilized by the generator driving turbine even if the amount of steam increases or decreases according to the operating conditions of the internal combustion engine. Therefore, the energy efficiency of the propulsion system can be further improved.
The high-pressure steam generating means and the low-pressure steam generating means are appropriately supplied with water, but it is preferable to use a water supply line to the boiler. In this way, water supply facilities do not overlap, so that the structure of the propulsion system can be simplified and manufactured at low cost.
また、本発明にかかる船舶の内燃機関廃熱回収プラントでは、前記高圧蒸気生成手段は、内燃機関の排ガス通路に設置された高圧蒸発器と、給水されるとともに高圧蒸気を分離する高圧気水分離器と、前記高圧蒸発器および前記高圧気水分離器を連結して流体を循環させる高圧循環ラインと、を備え、前記低圧蒸気生成手段は、内燃機関の排ガス通路における前記高圧蒸発器の下流側に設置された低圧蒸発器と、給水されるとともに低圧蒸気を分離する低圧気水分離器と、前記低圧蒸発器および前記低圧気水分離器を連結して流体を循環させる低圧循環ラインと、を備え、少なくとも前記低圧気水分離器はボイラへの給水ラインに設置されていることを特徴とする。 In the internal combustion engine waste heat recovery plant for a ship according to the present invention, the high-pressure steam generating means includes a high-pressure evaporator installed in an exhaust gas passage of the internal combustion engine, and high-pressure steam-water separation for supplying water and separating high-pressure steam And a high-pressure circulation line that connects the high-pressure evaporator and the high-pressure steam separator to circulate a fluid, and the low-pressure steam generating means is downstream of the high-pressure evaporator in an exhaust gas passage of an internal combustion engine. A low-pressure evaporator installed in the apparatus, a low-pressure steam separator that feeds water and separates low-pressure steam, and a low-pressure circulation line that connects the low-pressure evaporator and the low-pressure steam separator to circulate a fluid. And at least the low-pressure steam-water separator is installed in a water supply line to the boiler.
このように、少なくとも低圧気水分離器はボイラへの給水ラインに設置されているので、ボイラへの給水中から気体分を分離することができる。また、ボイラへの給水を加熱することができる。このため、低圧気水分離器ボイラの給水ラインに設置される気水分離機能を備えた給水加熱器を省略することができる。 Thus, since at least the low pressure steam-water separator is installed in the water supply line to the boiler, gas components can be separated from the water supplied to the boiler. Moreover, the feed water to a boiler can be heated. For this reason, the feed water heater provided with the steam-water separation function installed in the feed water line of a low-pressure steam-water separator boiler can be omitted.
また、本発明にかかる船舶の内燃機関廃熱回収プラントでは、前記高圧蒸気生成手段は、内燃機関の排ガス通路に設置された高圧蒸発器と、給水されるとともに高圧蒸気を分離する高圧気水分離器と、前記高圧蒸発器および前記高圧気水分離器を連結して流体を循環させる高圧循環ラインと、を備え、前記低圧蒸気生成手段は、内燃機関の排ガス通路における前記高圧蒸発器の下流側に設置された低圧蒸発器と、給水されるとともに低圧蒸気を分離する低圧気水分離器と、前記低圧蒸発器および前記低圧気水分離器を連結して流体を循環させる低圧循環ラインと、を備え、前記高圧気水分離器は前記ボイラの蒸気ドラムとしていることを特徴とする。 In the internal combustion engine waste heat recovery plant for a ship according to the present invention, the high-pressure steam generating means includes a high-pressure evaporator installed in an exhaust gas passage of the internal combustion engine, and high-pressure steam-water separation for supplying water and separating high-pressure steam And a high-pressure circulation line that connects the high-pressure evaporator and the high-pressure steam separator to circulate a fluid, and the low-pressure steam generating means is downstream of the high-pressure evaporator in an exhaust gas passage of an internal combustion engine. A low-pressure evaporator installed in the apparatus, a low-pressure steam separator that feeds water and separates low-pressure steam, and a low-pressure circulation line that circulates fluid by connecting the low-pressure evaporator and the low-pressure steam separator. And the high-pressure steam separator is a steam drum of the boiler.
このように、高圧気水分離器はボイラの蒸気ドラムとしているので、別途高圧気水分離器を設ける必要がなくなり、その分製造コストを低減させることができる。 Thus, since the high-pressure steam separator is a boiler steam drum, there is no need to provide a separate high-pressure steam separator, and the manufacturing cost can be reduced accordingly.
また、本発明にかかる船舶の内燃機関廃熱回収プラントでは、前記ボイラには、主煙道から分岐し、水管の一部を通過しないバイパス煙道と、該バイパス煙道に設置された過熱器と、前記主煙道および前記バイパス煙道を通過する燃焼ガスの比率を調節する流路調節手段と、が備えられていることを特徴とする。 Further, in the ship internal combustion engine waste heat recovery plant according to the present invention, the boiler branches from the main flue and does not pass through a part of the water pipe, and a superheater installed in the bypass flue And a flow path adjusting means for adjusting a ratio of combustion gas passing through the main flue and the bypass flue.
バイパス煙道を通過する燃焼ガスは、水管の一部を通過しないので、主煙道を通過した燃焼ガスと比べて高温を維持している。過熱器を通る蒸気は、この比較的高温の燃焼ガスによって効率的に過熱蒸気とされ、発電機駆動用タービンへ送られる。
高圧蒸気および低圧蒸気の蒸気量が変動すると、所要の過熱蒸気量が変動する。この変動に応じて過熱器を通過する単位時間当たりの蒸気量が変化して、過熱蒸気温度が変化することになる。この場合、流路調節手段によって、バイパス煙道を通過する燃焼ガスの量を調節し、過熱器を通過する蒸気への過熱量を調節することができるので、過熱蒸気温度を簡単に調節(所定温度に維持)することができる。
Since the combustion gas passing through the bypass flue does not pass through a part of the water pipe, the combustion gas is maintained at a higher temperature than the combustion gas passing through the main flue. The steam passing through the superheater is efficiently converted into superheated steam by this relatively high-temperature combustion gas, and sent to the turbine for driving the generator.
When the amount of high-pressure steam and low-pressure steam varies, the required amount of superheated steam varies. The amount of steam per unit time passing through the superheater changes in accordance with this variation, and the superheated steam temperature changes. In this case, since the amount of combustion gas passing through the bypass flue can be adjusted by the flow path adjusting means and the amount of superheat to the steam passing through the superheater can be adjusted, the superheated steam temperature can be easily adjusted (predetermined) Temperature).
また、本発明にかかる船舶の内燃機関廃熱回収プラントでは、前記内燃機関の燃料油供給ラインには、固形分を含む液体燃料から該固形分を分離する分離手段が備えられ、該分離手段によって前記液体燃料から分離された廃油分が前記ボイラの液体燃料供給ラインへ供給されるように構成されていることを特徴とする。 In the internal combustion engine waste heat recovery plant for a ship according to the present invention, the fuel oil supply line of the internal combustion engine is provided with a separation means for separating the solid content from the liquid fuel containing the solid content. The waste oil separated from the liquid fuel is supplied to a liquid fuel supply line of the boiler.
このように、内燃機関の燃料油供給ラインに備えられた分離手段によって分離された廃油分は、ボイラの液体燃料供給ラインへ供給され、内燃機関に比べて燃料性状に大きく左右されないボイラにて燃料として利用されるので、燃料のエネルギーを有効に活用することができる。
また、燃料油清浄度向上のために廃油率を上げても全体の燃費に与える影響は小さいので、分離手段における清浄化程度を向上させることができる。このため、内燃機関へ清浄な燃料油を供給することで、内燃機関の耐久性を向上させ、寿命を長くすることができる。
なお、一般に舶用内燃機関用の液体燃料としては、ディーゼル油、重油、残渣油等が用いられる。これらには、固形分(スラッジ)等の不純物が含まれており、特に、石油精製プロセスにおける残渣から生成される重油、残渣油ではスラッジが多く含まれている。
In this way, the waste oil separated by the separating means provided in the fuel oil supply line of the internal combustion engine is supplied to the liquid fuel supply line of the boiler, and fuel is generated in the boiler that is not greatly affected by the fuel properties compared to the internal combustion engine. Therefore, the energy of the fuel can be used effectively.
Further, even if the waste oil rate is increased in order to improve the cleanliness of the fuel oil, since the influence on the overall fuel consumption is small, the degree of cleaning in the separating means can be improved. For this reason, by supplying clean fuel oil to the internal combustion engine, the durability of the internal combustion engine can be improved and the life can be extended.
In general, diesel oil, heavy oil, residual oil or the like is used as the liquid fuel for the marine internal combustion engine. These contain impurities such as solids (sludge), and in particular, heavy oil produced from residues in petroleum refining processes and residue oils contain a large amount of sludge.
本発明にかかる船舶は、請求項1から請求項5のいずれかに記載された内燃機関廃熱回収プラントを備えたことを特徴とする。
このように、内燃機関から廃棄される熱量を十分に活用する内燃機関廃熱回収プラントを用いているので、推進システムのエネルギー効率を向上させることができる。
A ship according to the present invention includes the internal combustion engine waste heat recovery plant according to any one of claims 1 to 5.
Thus, since the internal combustion engine waste heat recovery plant that fully utilizes the amount of heat discarded from the internal combustion engine is used, the energy efficiency of the propulsion system can be improved.
本発明によれば、電気推進用の電力を供給する発電機を駆動する発電機駆動用タービンは、ボイラで生成された過熱蒸気に加えて、それぞれ内燃機関の排ガスを熱源として生成された高圧蒸気および低圧蒸気によっても駆動されているので、内燃機関から廃棄される熱量を十分に活用することとなり、推進システムのエネルギー効率を向上させることができる。 According to the present invention, a generator driving turbine for driving a generator for supplying electric power for electric propulsion includes high pressure steam generated using exhaust gas from an internal combustion engine as a heat source in addition to superheated steam generated by a boiler. Since it is also driven by low-pressure steam, the amount of heat discarded from the internal combustion engine can be fully utilized, and the energy efficiency of the propulsion system can be improved.
以下、本発明の一実施形態にかかる船舶1について、図1〜図5を用いて説明する。
図1は、推進システム3の全体概略構成を示すブロック図である。図1において、各部材を接続する実線は蒸気、給水用の管路を示し、破線は検出信号、制御信号等の信号線を示し、一点鎖線は電力ラインを示している。
船舶1の後部下部には、推進手段として主プロペラ5およびポッド推進器7が備えられている。
主プロペラ5は、プロペラ軸を介して連結された主機9によって回転駆動されるように構成されている。主機9は、例えば、熱効率のよい2ストロークディーゼルエンジン(内燃機関)が用いられている。
ポッド推進器7には、舵の下部に取り付けられたポッド本体11と、ポッド本体11の前部に取り付けられたポッドプロペラ13と、ポッド本体11の内部にポッドプロペラ13を駆動するポッドモータ15とが備えられている。
Hereinafter, the ship 1 concerning one Embodiment of this invention is demonstrated using FIGS.
FIG. 1 is a block diagram showing an overall schematic configuration of the
A
The
The pod propulsion unit 7 includes a
推進システム3には、主プロペラ5と、主機9と、ポッド推進器7と、ボイラ17と、発電機駆動用タービン19と、発電機21と、高圧蒸気生成手段23と、低圧蒸気生成手段25と、が備えられている。
ボイラ17は、例えば、自然循環式水管ボイラが用いられている。ボイラ17には、略箱形形状をした火炉24と、火炉24の上部に設けられた燃焼装置26と、蒸発管群27と、蒸発管群27の上方に設けられた蒸気ドラム29と、蒸発管群27の下方に設けられた水ドラム31と、主煙道33と、バイパス煙道35とが備えられている。
主煙道33は、燃焼ガスが火炉24の出口部から蒸発管群27の略下半分を通り、Uターンして蒸発管群27の略上半分を通り上方へ向かうように形成されている。
The
As the
The
バイパス煙道35は、主煙道33における蒸発管群27の略上半分へ向かう位置の上流側で主煙道33から分岐され、上方へ向かうように形成されている。バイパス煙道35を通る燃焼ガスは、蒸発管群27の略上半分を通らないので、そこで吸熱されない分だけ主煙道のものよりも高温を維持している。
主煙道33とバイパス煙道35とは、上方において合流されている。この合流位置には、煙道ダンパ(流路調節手段)37が設けられている。煙道ダンパ37は、一端が主煙道33とバイパス煙道35との下側会合部に揺動可能に取り付けられ、揺動することによって各煙道の流路断面積を調節するように構成されている。
バイパス煙道35の煙道ダンパ37下流側には、熱交換コア39が装着されている。熱交換コア39には、上流側から過熱器41と、節炭器43とが備えられている。
The
The
A
発電機駆動用タービン19は、多段式であり、中間位置M,Lに蒸気を導入できる混気段が備えられている。なお、位置Mは、位置Lよりも上段側に位置している。
発電機21は、発電機駆動用タービン19の回転軸に接続され、発電機駆動用タービン19によって駆動されて電力を生成するものである。
The
The
高圧蒸気生成手段23には、高圧蒸発器45と、蒸気と水とを分離する高圧気水分離器47と、高圧蒸発器45および高圧気水分離器47を接続して流体を循環させる高圧循環ライン49と、高圧循環ライン49に配設され流体を循環させる高圧循環ポンプ51とが備えられている。
高圧蒸発器45は、主機9の排ガス通路53に設置された高圧コア44の内部に位置され、主機9の排ガスと熱交換を行なえるように構成されている。
本実施形態では、高圧気水分離器47は、独立して設けられているが、高圧気水分離器として蒸気ドラム29を用いてもよい。
排ガス通路53には、高圧蒸発器45の下流側の分岐位置Sで分岐された排ガスバイパス55が設けられている。この分岐位置Sには、排ガスダンパ56が設けられている。排ガスダンパ56は、排ガスの流路を排ガスバイパス55と排ガス通路53とのいずれかに振り分けるものである。
The high-pressure steam generating means 23 is connected to the high-
The high-
In the present embodiment, the high-pressure steam-
The
低圧蒸気生成手段25には、低圧蒸発器57と、蒸気と水とを分離する低圧気水分離器59と、低圧蒸発器57および低圧気水分離器59を接続して流体を循環させる低圧循環ライン61と、低圧循環ライン61に配設され流体を循環させる低圧循環ポンプ63とが備えられている。
低圧蒸発器57は、主機9の排ガス通路53における分岐位置Sの下流側に設置された低圧コア46の内部に位置され、主機9の排ガスと熱交換を行なえるように構成されている。
なお、高圧蒸発器45および低圧蒸発器57は高圧コア44と低圧コア46とに分離して配置されているが、同じコアに配置するようにしてもよい。
The low-pressure steam generating means 25 is connected to a low-
The low-
The high-
蒸気ドラム29には、高圧の飽和蒸気を船内に供給するボイラ圧蒸気ライン65が接続されている。ボイラ圧蒸気ライン65の上流側には、過熱器41を通り発電機駆動用タービン19の入口に接続された過熱蒸気ライン67が接続されている。
高圧気水分離器47で生成された高圧蒸気を発電機駆動用タービン19へ導入させるために、高圧蒸気ライン69が高圧気水分離器47と発電機駆動用タービン19の位置Mとを接続するように設けられている。
低圧気水分離器59で生成された低圧蒸気を発電機駆動用タービン19へ導入させるために、低圧蒸気ライン71が低圧気水分離器59と発電機駆動用タービン19の位置Lとを接続するように設けられている。
The
A high-
In order to introduce the low-pressure steam generated by the low-pressure steam-
ボイラ圧蒸気ライン65における過熱蒸気ライン67の分岐点よりも下流側の位置Xにおいて、大気圧復水器73と接続されるボイラ圧蒸気復水ライン75が分岐されている。
また、位置Xにおいて、低圧気水分離器59と接続される蒸気補給ライン77が分岐されている。
低圧蒸気ライン71の下流側の位置Yにおいて、大気圧復水器73と接続される低圧復水ライン79が分岐されている。
また、低圧蒸気ライン71の上流側の位置Zにおいて、低圧の飽和蒸気を船内に供給する低圧蒸気供給ライン81が分岐されている。
蒸気補給ライン77の中間部である位置Vと高圧蒸気ライン69の中間部とを接続する連通ライン83が設けられている。
A boiler pressure
Further, at position X, a
A low
Further, a low-pressure
A
発電機駆動用タービン19の出口蒸気は、吸引復水器85に導入され、復水される。
ボイラ17の給水ライン87は、吸引復水器85および大気圧復水器73と低圧気水分離器59とを接続し、かつ、節炭器43を経由して低圧気水分離器59と蒸気ドラム29を接続するように形成されている。
各復水器から低圧気水分離器59へ復水を供給するために、給水ライン87の大気圧復水器73側には大気圧復水ポンプ89が、吸引復水器85側には吸引復水ポンプ91が備えられている。
給水ライン87における低圧気水分離器59の下流側には、低圧気水分離器59から蒸気ドラム29へ給水する給水ポンプ93が備えられている。
The outlet steam of the
A
In order to supply condensate from each condenser to the low-
A
次に、推進システム3の動作を制御する制御手段について図3も参照して説明する。
図3は、推進システム3に用いられる蒸気弁の制御フローを示すブロック図である。図3では、左側に長い矢印で示されているように上に位置するほど圧力が高くなっている。図3は、連通関係を圧力の関係に着目して整理したものであり、具体的な位置関係は図1に示されている。
ボイラ圧蒸気復水ライン75には、ボイラ圧ダンプ弁97が備えられている。ボイラ圧ダンプ弁97は、電子調整弁であり、ボイラ圧制御器101によって上流側のボイラ圧蒸気復水ライン75の圧力を計測するボイラ圧圧力計99の計測値に対応して、圧力が高くなれば開度が大きくなるように調節される。
Next, control means for controlling the operation of the
FIG. 3 is a block diagram showing a control flow of the steam valve used in the
The boiler pressure
蒸気補給ライン77には、位置Vを挟んで位置X側に高圧蒸気供給弁103が、低圧気水分離器59側に低圧蒸気供給弁105が備えられている。
低圧復水ライン79には、低圧ダンプ弁107が備えられている。
低圧蒸気供給弁105および低圧ダンプ弁107はともに電子調整弁であり、低圧制御器109によって低圧蒸気供給ライン81の圧力を計測する低圧圧力計111の計測値に対応して開度が調節されるように構成されている。
低圧制御器109は、図4に示されるような低圧蒸気供給ライン81の圧力と開度との関係をあらわす関数F1を有し、これによって低圧蒸気供給弁105および低圧ダンプ弁107の開度を調整するように構成されている。
The
The low
Both the low-pressure
The low-
すなわち、低圧ダンプ弁107の開度K1は、圧力P1までは最低開度で、圧力P1を超えて上昇すると比例的に開度が大きくなり、圧力P2に至り最高開度となり、以後は圧力が上昇しても最高開度が維持される。
一方、低圧蒸気供給弁105の開度K2は、圧力P3までは最高開度で、圧力P3を超えて上昇すると比例的に開度が小さくなり、圧力P4に至り最低開度となり、以後は圧力が上昇しても最低開度が維持される。
この関数F1は、例示したものであり、状況の変化に対応して変更されるものであるが、傾向としては、低圧圧力計111の計測値が大きくなると、低圧蒸気供給弁105は閉じる方向に、一方低圧ダンプ弁107は開ける方向に動作させられることになる。
高圧蒸気供給弁103は電子調整弁であり、高圧制御器113によって位置V側の蒸気補給ライン77の圧力を計測する高圧圧力計115の計測値が所定値を超えると開かれるように構成されている。
That is, the opening degree K1 of the low-
On the other hand, the opening degree K2 of the low-pressure
This function F1 is an example, and is changed in response to a change in the situation. However, as a tendency, when the measured value of the low-
The high-pressure
過熱蒸気ライン67の発電機駆動用タービン19側には、主蒸気弁117が備えられている。主蒸気弁117は、電子調整弁であり、ガバナ119によって開度が調整される。ガバナ119には、図示しない運転制御装置から所要動力を示す指示指令Dが入力され、この指示指令Dに対応して開度が設定される。
一方、ガバナ119には、高圧蒸気供給弁103および低圧ダンプ弁107の開度情報が入力されている。これらの情報によって指示指令Dは、高圧蒸気供給弁103の開度が大きいほど指示指令Dよる主蒸気弁117の開度を開く方向へ、一方低圧ダンプ弁107の開度が大きいほど指示指令Dよる主蒸気弁117の開度を閉じる方向へ補正される。
A
On the other hand, the opening information of the high pressure
高圧蒸気ライン69の発電機駆動用タービン19側には、高圧逆止弁121と高圧開閉弁123とが備えられている。
低圧蒸気ライン71の発電機駆動用タービン19と位置Yとの間には、低圧逆止弁125と低圧開閉弁127とが備えられている。
高圧逆止弁121および低圧逆止弁125は、それぞれ蒸気が発電機駆動用タービン19から高圧蒸気ライン69あるいは低圧蒸気ライン71へ逆流するのを防止する。
高圧開閉弁123および低圧開閉弁127は、それぞれ高圧蒸気ライン69あるいは低圧蒸気ライン71を開閉するものである。
A high pressure check valve 121 and a high pressure on-off
A low
The high pressure check valve 121 and the low
The high-pressure on-off
過熱蒸気ライン67には、過熱蒸気の温度を測定する過熱温度計129が備えられている。過熱温度制御器131は、過熱温度計129の測定値に応じて煙道ダンパ37の位置を調節する。
すなわち、過熱温度計129によって計測された過熱蒸気温度が所定値よりも低ければ、過熱温度制御器131は煙道ダンパ37を主煙道33側に位置させ、主煙道33を狭め、バイパス煙道35を拡げる。これにより、バイパス煙道35を通過する燃焼ガス量は増加し、過熱器41で飽和蒸気に与える熱量が増加するので、過熱温度を高くする。
反対に、過熱蒸気温度が所定値よりも高い場合には、過熱温度制御器131は煙道ダンパ131をバイパス煙道35側に倒し、バイパス煙道37を通過する燃焼ガス量を減少させる。
The
That is, if the superheated steam temperature measured by the superheat thermometer 129 is lower than the predetermined value, the
On the other hand, when the superheated steam temperature is higher than the predetermined value, the
次に、燃料供給系統133について図2により説明する。
燃料供給系統133には、貯蔵タンク135と、主機9に燃料油、例えば残渣油を供給する燃料油供給ライン137と、ボイラ17に液体燃料、例えば残渣油を供給する液体燃料供給ライン139とが備えられている。
燃料油供給ライン137には、貯蔵タンク135から第一供給ポンプ141によって送られた残渣油を一時的に貯留してスラッジ等の重量物を沈殿分離させるエンジン澄みタンク143と、残渣油から残余の重量物を分離する遠心分離機(分離手段)145と、遠心分離機145からの残渣油を貯留するサービスタンク147と、エンジン澄みタンク143から遠心分離機145を経由してサービスタンク147へ残渣油を送る第二供給ポンプ149と、サービスタンク147からの残渣油からスラッジ分を含む凝縮物を除去するファインメッシュフィルター(分離手段)151と、サービスタンク147の残渣油をファインメッシュフィルター151へ供給する第三供給ポンプ153と、ファインメッシュフィルター151を通過した残渣油を主機9に供給する第四供給ポンプ155とが備えられている。
Next, the
The
The fuel
また、燃料供給ライン137には、遠心分離機145で分離されたスラッジ等の重量物を粉砕して微粒化する微粒化装置157が備えられている。微粒化装置157で微粒化した油分を含む微粒は液体燃料供給ライン139へ供給されるように構成されている。
さらに、ファインメッシュフィルター151で分離された残余のスラッジ分を含む凝縮物も液体燃料供給ライン139へ供給されるように構成されている。
液体燃料供給ライン139には、貯蔵タンク135から第一供給ポンプ141によって送られた残渣油を一時的に貯留してスラッジ等の重量物を沈殿分離させるボイラ澄みタンク159と、ボイラ澄みタンク157の残渣油、微粒化装置157からの微粒およびファインメッシュフィルター151からの分離物を混合してボイラ17の燃焼装置26へ供給する第五供給ポンプ161とが備えられている。
Further, the
Further, the condensate containing the remaining sludge separated by the
The liquid
以上説明した本実施形態にかかる船舶1の推進システムの動作について説明する。
船舶1は、主として主機9で駆動される主プロペラ5の回転によって推進力が発生され、航走させられる。
主プロペラ5による推進力では不足した場合あるいは船舶1の姿勢を調整する場合等において、ポッドモータ15で駆動されるポッドプロペラ13が回転され、これによって推進力の不足がカバーされ、あるいは船舶1の姿勢が調整(操舵を含む)される。
したがって、主プロペラ5とポッドプロペラ13とは、同時に駆動されることもあり、あるいは個々に駆動されることもある。例えば、港内におけるように低速で、操縦性を求められるところではポッドプロペラ13が単独で作動されることがある。
Operation | movement of the propulsion system of the ship 1 concerning this embodiment demonstrated above is demonstrated.
The marine vessel 1 is propelled by the rotation of the
When the propulsive force by the
Accordingly, the
次に、例えば、船舶1が洋上を航走し、主プロペラ5およびポッドプロペラ13が共に駆動されている場合について、推進システム3の動作について説明する。
主機9は、燃料供給ライン137によって供給された燃料油が燃焼されることで動力を発生させられ、プロペラ軸を介して主プロペラ5を回転駆動する。
このとき、燃料油が燃焼された後の排ガスは、排ガス通路53を通って船外に排出されるので、燃料の持つ熱量の相当部分が廃棄されていることになる。2ストロークディーゼルエンジンの熱効率(燃料の持つ熱量の内、動力として利用される割合)は40%程度と高いが、それでも熱量の半分以上は排ガスあるいは冷却水等として廃棄されている。
一方、ポッドモータ15は、発電機21から供給される電力によって駆動され、ポッドプロペラ13を回転駆動する。この時の電力を含めて、発電機21に要求される電力量は大型船舶の場合5〜6000kWになる。
Next, for example, the operation of the
The
At this time, the exhaust gas after combustion of the fuel oil is discharged out of the ship through the
On the other hand, the
発電機21で電力に変換される回転動力を発生する発電機駆動用タービン19の運転について説明する。
ボイラ17においては、燃焼装置26は液体燃料供給ライン139から供給された燃料を燃焼して火炉24内に燃焼ガスを発生させる。この燃焼ガスは、火炉24から主煙道33へと略水平に流れ、蒸発管群27の下半分を流れる水と熱交換を行う。
その後、燃焼ガスは上方へと流れ方向が変更され、バイパス煙道35を通りそのまま上昇するものと、蒸発管群の上半分と熱交換して主煙道33を流れるものとに分離され、下流側で再度合流し、船外へ排出される。
The operation of the
In the
Thereafter, the flow direction of the combustion gas is changed upward, and the combustion gas is separated into a gas that rises as it is through the
この時、液体燃料供給ライン139から供給される燃料には、燃料供給ライン137で分離された廃油分が含まれている。これは、ボイラ17の燃焼装置26がスラッジ分の含有を比較的多く許容できるからである。
このように、主機9へ燃料を送る燃料供給ライン137から分離された廃油分がボイラ19の燃料として利用できるので、燃料のエネルギーを有効に活用することができる。
また、燃料供給ライン137での廃油分を多くしても推進システム3としての廃油率は増加しないので、遠心分離機145およびファインメッシュフィルター151における清浄度を向上させ、主機9に清浄な燃料を供給することができる。これにより、主機9では磨耗等の問題が減少し寿命を向上させることができる。また、残渣油のような安価な燃料を有効に活用することができる。
At this time, the fuel supplied from the liquid
Thus, since the waste oil part isolate | separated from the
Further, even if the amount of waste oil in the
給水ポンプ93によって給水ライン87を通り供給される水は、節炭器43で加熱され蒸気ドラム29へ導入される。蒸気ドラム29に供給された水は、蒸発管群27を通り水ドラム31へ下降する間に燃焼ガスから加熱され高圧の飽和蒸気(ボイラ圧蒸気)とされる。このボイラ圧蒸気は蒸気ドラム29に集められ、ボイラ圧蒸気ライン65から船内の必要箇所に熱源として供給される。この蒸気は船内で利用された後、図示しないラインを通り大気圧復水器73に戻される。
ボイラ圧蒸気ライン65で供給されるボイラ圧蒸気の一部は、過熱器41に供給される。過熱器41で過熱された過熱蒸気は、過熱蒸気ライン67を通って発電機駆動用タービン19の入口に導入される。
The water supplied through the
A part of the boiler pressure steam supplied from the boiler
高圧気水分離器47には、給水ライン87から水が供給されている。この水が高圧循環ポンプ51によって高圧循環ライン49を通って高圧蒸発器45に送られ、高圧コア44を通過する排ガスから熱量を回収して高圧の飽和蒸気(高圧蒸気)とされる。高圧蒸気は高圧循環ライン49を通って高圧気水分離器47に戻り、水と分離されその上部に貯留される。
この高圧蒸気は、高圧蒸気ライン69を通って発電機駆動用タービン19の中間位置Mにおける混気段に導入される。
Water is supplied to the high-
The high-pressure steam is introduced into an air-fuel mixture stage at an intermediate position M of the
低圧気水分離器59には、給水ライン87によって水が供給されている。この水が低圧循環ポンプ63によって低圧循環ライン61を通って低圧蒸発器57に送られ、低圧コア46を通過する排ガスから熱量を回収して低圧の飽和蒸気(低圧蒸気)とされる。低圧蒸気は低圧循環ライン61を通って低圧気水分離器59に戻り、水と分離されその上部に貯留される。
この低圧蒸気は、低圧蒸気ライン71を通って発電機駆動用タービン19の中間位置Lにおける混気段に導入される。
また、低圧蒸気は、低圧蒸気供給ライン81から船内の必要箇所に熱源として供給される。この蒸気は船内で利用された後、図示しないラインを通り大気圧復水器73に戻される。
Water is supplied to the low-pressure steam-
This low-pressure steam is introduced into an air-fuel mixture stage at an intermediate position L of the
The low-pressure steam is supplied as a heat source from a low-pressure
高圧コア44および低圧コア46における高圧蒸発器45および低圧蒸発器57による熱回収は飽和蒸気で行なわれているので、高圧蒸発器45および低圧蒸発器57内の圧力、言い換えると高圧蒸気生成手段23および低圧蒸気生成手段25内の圧力を調整することで蒸気量を調整することができる。
すなわち、低圧蒸発器57内の圧力を増加させると低圧蒸気量が減少し、圧力を減少させると低圧蒸気量が増加する。また、高圧蒸発器45内の圧力を増加させると高圧蒸気量は減少するが、低圧蒸気量は増加する。高圧蒸発器45内の圧力を減少させると高圧蒸気量は増加するが、低圧蒸気量は減少する。
Since the heat recovery by the
That is, when the pressure in the low-
低圧蒸発器57内の圧力を減少させるほど、排ガスからの熱回収量は増加するが、それにつれて排ガスの温度は低下する。排ガスの温度が低下すると、排ガスに含まれる酸性分の凝縮が進み、それによる腐食が促されることとなるので、低圧蒸発器57内の圧力はあまり低くない一定圧に維持させておくのが好適である。
低圧ダンプ弁107を開けると低圧蒸気ライン71の低圧蒸気が大気圧復水器73に排出されるので、低圧蒸気生成手段25内の圧力が低下する。一方、低圧蒸気供給弁105を開けると高圧蒸気ライン69の高圧蒸気が連通ライン83を経由して低圧気水分離器59に流入するので、高圧蒸気生成手段23内の圧力が減少し、低圧蒸気生成手段25内の圧力が増加する。
低圧蒸気供給弁105および低圧ダンプ弁107の開度を適宜調整することによって高圧蒸発器45および低圧蒸発器57内の圧力調整を行なうことができる。
As the pressure in the low-
When the low-
The pressure in the high-
発電機駆動用タービン19では、導入された過熱蒸気、高圧蒸気および低圧蒸気の膨張による動エネルギーが回転動力に変換され、この回転動力によって発電機21は回転駆動され電力を発生する。
発電機21で発生された電力はポッドモータ15に送られ、ポッドモータ15を駆動し、ポッドプロペラ13を回転させる。
また、発電機21で発生された電力は船内の所要箇所に送電される。
In the
The electric power generated by the
Moreover, the electric power generated by the
発電機駆動用タービン19を駆動した蒸気は、吸引復水器85に回収され、凝縮され水に戻される。
吸引復水器85の水は吸引復水ポンプ91によって、大気圧復水器73の水は大気圧復水ポンプ89によって、給水ライン87を経由して低圧気水分離器59へ送られる。
そして、この水は低圧気水分離器59で、主機9の排ガスから回収された熱によって暖められるとともに、含有された気体分が分離される。すなわち、低圧気水分離器59はボイラ17の給水ラインに通常設けられるディアレータの機能を果たしている。
気体分が分離され、予備加熱された水が給水ポンプ93によって蒸気ドラム29へ送られる。
このように、低圧気水分離器59が気体分を分離し、予備加熱するので、給水ライン87に別途ディアレータを備える必要がなく、その分安価に製造することができる。
The steam that has driven the
The water in the
And this water is warmed by the heat | fever collect | recovered from the waste gas of the
The gas components are separated and the preheated water is sent to the
Thus, since the low-pressure steam-
このように、ポッドプロペラ13を回転させるポッドモータ15へ電力を供給する発電機21を駆動する発電機駆動用タービン19は、ボイラ17で生成された過熱蒸気に加えて、それぞれ主機9の排ガスを熱源として生成された高圧蒸気および低圧蒸気によっても駆動されているので、主機9から廃棄される熱量を十分に活用することとなり、推進システム3のエネルギー効率を向上させることができる。
In this way, the
次に、過熱蒸気ライン67、高圧蒸気ライン69および低圧蒸気ライン71の蒸気量調整について説明する。
主機9の排ガスは主機9の運転状況に対応して量および温度が変動する。これ変動に対応して、排ガスから熱量を回収して生成される高圧蒸気および低圧蒸気の蒸気量が変動する。
発電機駆動用タービン19では、最大の動力を発揮した場合、各段において動力変換に用いられる蒸気量に制限がある。言い換えると、この時の出口の蒸気量は略一定である。すなわち、例えば、過熱蒸気が多い場合には、高圧蒸気および低圧蒸気は少ししか導入されないことになる。反対に、高圧蒸気および低圧蒸気を多く導入されるようにすると、過熱蒸気量を減少させることができる。
Next, the steam amount adjustment of the
The amount and temperature of the exhaust gas of the
In the
例えば、高圧蒸気生成手段23で生成される高圧蒸気の生成量が増加した場合、高圧蒸気ライン69に送られる蒸気量が増加する。ところが、発電機駆動用タービン19に導入される高圧蒸気量には制限があるので、高圧蒸気ライン69に滞留する高圧蒸気量が増加することになる。
高圧蒸気ライン69に滞留する高圧蒸気が増加すると、高圧蒸気ライン69、連通ライン83および蒸気補給ライン77内の圧力が増加する。
この圧力を高圧圧力計115が計測しているが、圧力の増加に対しては何も処置しない。高圧蒸気ライン69内の圧力が増加すると低圧蒸気との圧力差が大きくなるので、低圧蒸気供給弁105を通して低圧気水分離器59に流入する高圧蒸気量が増加する。
これによって、高圧蒸気ライン69内の蒸気量が減少し、圧力も減少する。
これに伴い、低圧蒸気生成手段23における低圧蒸気の生成量が増加するが、この場合には後述する低圧蒸気ライン71の圧力調整を行なうことになる。
For example, when the amount of high-pressure steam generated by the high-pressure steam generation means 23 increases, the amount of steam sent to the high-
When the high-pressure steam staying in the high-
The
As a result, the amount of steam in the high-
Along with this, the amount of low-pressure steam generated in the low-pressure steam generating means 23 increases. In this case, the pressure of the low-
そして、高圧蒸気ライン69内の圧力が所定値よりも低下した場合、これは高圧蒸気が不足していることを示す。この場合、高圧制御器113は高圧蒸気供給弁103を開き、ボイラ圧蒸気ライン65のボイラ圧蒸気を高圧蒸気ライン69に供給するようにする。
高圧蒸気供給弁103が開かれると、その信号がガバナ119に送られる。ガバナ119では、この信号に基づいて指示指令Dを主蒸気弁117の開度が増加するように補正する。この補正された指示指令Dに基づいて主蒸気弁117の開度は開かれる。
主蒸気弁117の開度が開かれると、中間位置M,Lから導入できる蒸気量が減少するので、高圧蒸気ライン69から発電機駆動用タービン19へ導入される高圧蒸気量が減少する。
これにより、高圧蒸気ライン69に滞留する高圧蒸気量が増加して高圧蒸気ライン69内の圧力が増加する。高圧蒸気ライン69内の圧力が増加すると、高圧蒸気供給弁103は閉じられる。
なお、高圧蒸気供給弁103が開かれる所定圧力値は、排ガス温度によって変動するが、少なくとも発電機駆動用タービン19の全ての運転範囲で、位置Mにおける混気段の計画圧力よりも高くなるように設定されている。
And when the pressure in the high
When the high-pressure
When the opening degree of the
As a result, the amount of high-pressure steam staying in the high-
The predetermined pressure value at which the high-pressure
次に、低圧蒸気について説明する。
高圧蒸気の流入量増加あるいは排ガス量の増加等の要因で低圧蒸気生成手段25において生成される低圧蒸気量が増加した場合、低圧蒸気ライン71に送られる蒸気量が増加する。ところが、発電機駆動用タービン19に導入される低圧蒸気量には制限があるので、低圧蒸気ライン71に滞留する低圧蒸気量が増加することになる。
低圧蒸気ライン71に滞留する低圧蒸気が増加すると、低圧蒸気ライン71およびこれと連通された低圧蒸気供給ライン81内の圧力が増加する。
この圧力を低圧圧力計111が計測しており、圧力が増加すると、低圧制御器109は図4に示されるように低圧ダンプ弁107の開度を増加させ、低圧蒸気ライン71に滞留する低圧蒸気を大気圧復水器73へ送るようにする。
これによって、低圧蒸気ライン71に滞留する低圧蒸気量が減少するので、低圧蒸気ライン71内の圧力が低下する。低圧蒸気ライン71内の圧力が低下すると、低圧ダンプ弁107の開度は絞られることになる。
Next, the low pressure steam will be described.
When the amount of low-pressure steam generated in the low-pressure steam generating means 25 increases due to an increase in the amount of inflow of high-pressure steam or an increase in the amount of exhaust gas, the amount of steam sent to the low-
When the low-pressure steam staying in the low-
This pressure is measured by the low-
As a result, the amount of low-pressure steam that stays in the low-
低圧気水分離器59には、低圧蒸気供給弁105を経由して高圧蒸気が供給されている。この高圧蒸気は低圧蒸気生成手段25における蒸気源であり加熱源となるもので、これが多いと生成される低圧蒸気が多くなるため、いくら低圧ダンプ弁107を開いても低圧蒸気ライン71に滞留する低圧蒸気が減少せずに低圧蒸気ライン71の圧力が増加する場合がある。
この場合には、低圧制御器109は図4に示されるように低圧蒸気供給弁105の開度を絞り、低圧気水分離器59への高圧蒸気の流入量を絞り、低圧蒸気の生成量を抑えるようにする。
そして、低圧蒸気ライン71内の圧力が低下すると、高圧蒸気との圧力差が大きくなるので、低圧蒸気供給弁105から低圧気水分離器へ流入する高圧蒸気量が増加する。これにより、低圧蒸気の生成量が増加して低圧蒸気ライン71内の圧力を増加させる。
このようにして、低圧蒸気ライン71の圧力調整が行われている。
High pressure steam is supplied to the low
In this case, as shown in FIG. 4, the
When the pressure in the low-
In this way, the pressure of the low-
一方、低圧ダンプ弁107の開度が増加すると、その信号がガバナ119に送られる。ガバナ119では、この信号に基づいて指示指令Dを主蒸気弁117の開度が減少するように補正する。この補正された指示指令Dに基づいて主蒸気弁117は絞られる。
主蒸気弁117が絞られると、中間位置M,Lから導入できる蒸気量が増加するので、低圧蒸気ライン71から発電機駆動用タービン19へ導入される低圧蒸気量が増加する。
これにより、低圧蒸気ライン71に滞留する低圧蒸気量が減少して低圧蒸気ライン71内の圧力が減少する。低圧蒸気ライン71内の圧力が低下すると、低圧ダンプ弁107の開度は絞られ、作業しないままの低圧蒸気が大気圧復水器73に多く排出されなくなる。
On the other hand, when the opening degree of the low
When the
As a result, the amount of low-pressure steam staying in the low-
このように、本実施形態では高圧蒸気ライン69および低圧蒸気ライン71の蒸気量が増減すると過熱蒸気ライン67の過熱蒸気供給量を反対に減増させるように調節するので、高圧蒸気および低圧蒸気は発電機駆動用タービン19で優先して利用されることになる。
これにより、主機9の排ガスから熱量を回収して生成される高圧蒸気および低圧蒸気は、主機9の稼動状況等に対応して蒸気量が増減しても発電機駆動用タービン19によって有効に活用されるので、推進システムのエネルギー効率を一層向上させることができる。
Thus, in this embodiment, when the amount of steam in the high-
As a result, the high-pressure steam and low-pressure steam generated by recovering the amount of heat from the exhaust gas of the
また、発電機駆動用タービン19に供給される過熱蒸気量は、高圧蒸気量および低圧蒸気量の変動に応じて変動する。このため、過熱器41を通過する単位時間当たりの蒸気量が変動するので、一定の燃焼ガスが通過する場合には、過熱蒸気温度が変動することになる。
本実施形態では、過熱温度制御器131が、過熱温度計129によって計測された過熱蒸気温度に応じて煙道ダンパ37の位置を調整し、バイパス煙道35を通過する燃焼ガス量を調整している。このため、過熱蒸気ライン67の過熱蒸気流量が変動しても、過熱蒸気温度を所定範囲に収まるようにすることができる。
Further, the amount of superheated steam supplied to the
In the present embodiment, the
港内等で、低速航行でかつ操縦性を求められる場合には、ポッド推進器7のみが稼動される時がある。この場合には、主機9が停止されているので、排ガスが存在しない。このため、高圧蒸気および低圧蒸気で生成されないので、高圧開閉弁123および低圧開閉弁127を閉じておく。発電機駆動用タービン19は、ボイラで生成された過熱蒸気によって駆動されることになる。
In a harbor or the like, when cruising at low speed and maneuverability are required, only the pod propulsion unit 7 is sometimes operated. In this case, since the
船舶1としてLNG船に適用した場合、ボイラ17の燃焼装置26は、油・ガス混焼型とし、燃焼装置26に天然ガスを供給するガス供給ライン163を接続するようにする。このようにすると、余剰なボイルオフガスをボイラ17の燃料として活用できるので、例えば、処理できずにそれらを廃棄することがなくなる。
このため、例えば、ボイルオフガスの再液化装置を備える場合、液化装置不稼動時におけるボイルオフガスの有効な処理手段となる上、液化装置自体の定格液化容量についても一時的なボイルオフガス量の増大を考慮することなく、恒常的に発生するボイルオフガス量にあわせて決定することができるので、初期投資、液化効率面で経済的である。
また、高圧蒸気および低圧蒸気による蒸気タービン装置を再液化装置の、例えば冷媒循環サイクルの駆動装置として活用することができる。
When applied to an LNG ship as the ship 1, the
For this reason, for example, when a boil-off gas reliquefaction device is provided, it becomes an effective processing means for boil-off gas when the liquefaction device is not in operation, and the rated liquefaction capacity of the liquefaction device itself is temporarily increased. Since it can be determined according to the amount of boil-off gas that is constantly generated without consideration, it is economical in terms of initial investment and liquefaction efficiency.
Further, a steam turbine device using high-pressure steam and low-pressure steam can be used as a drive unit for a reliquefaction device, for example, a refrigerant circulation cycle.
本実施形態では、ディーゼルエンジンの主機9と電気推進のポッド推進器7とを複合した推進システム3を備えた船舶1であるが、本発明はこれに限定されるものではなく、図5に例示されるような推進システムを備える船舶に適用できる。
図5(a)は、インライン方式の推進システムで、電気モータ4が主機9の軸の延長部に駆動できるように取り付けられている。
図5(b)は、PTO(Power Take Off)方式の推進システムで、電気モータ4は、ギア6を介して主機9の軸を駆動するように構成されている。
図5(c)は、モータ4で駆動されるスラスタ8が備えられているものである。
図5(d)は、CRP(Contra Rotation Propeller)方式の推進システムである。これは、主機9のプロペラ軸の外側に同軸線中心の補助プロペラ軸を設け、それに補助プロペラ10を主プロペラ5と対向するように取り付け、ギア6を介して電気モータ4が補助プロペラ10を主プロペラ5とは反対方向に回転させるものである。
図5(e)は、軸発電機式の推進システムで、主機9と主プロペラ5とを結ぶ軸に電気モータ4を設けているものである。
In this embodiment, it is the ship 1 provided with the
FIG. 5A shows an in-line propulsion system in which the
FIG. 5B shows a PTO (Power Take Off) type propulsion system, in which the
FIG. 5C is provided with a
FIG. 5D shows a CRP (Contra Rotation Propeller) type propulsion system. The auxiliary propeller shaft centered on the coaxial line is provided outside the propeller shaft of the
FIG. 5E shows a shaft generator type propulsion system in which an
1 船舶
3 推進システム
7 ポッド推進器
9 主機
17 ボイラ
19 発電機駆動用タービン
21 発電機
23 高圧蒸気生成手段
25 低圧蒸気生成手段
29 蒸気ドラム
33 主煙道
35 バイパス煙道
37 煙道ダンパ
45 高圧蒸発器
47 高圧気水分離器
49 高圧循環ライン
53 排ガス通路
57 低圧蒸発器
59 低圧気水分離器
61 低圧循環ライン
67 過熱蒸気供給ライン
69 高圧蒸気ライン
71 低圧蒸気ライン
87 給水ライン
103 高圧蒸気供給弁
105 低圧蒸気供給弁
107 低圧ダンプ弁
117 主蒸気弁
119 ガバナ
137 燃料油供給ライン
139 液体燃料供給ライン
145 遠心分離装置
151 ファインメッシュフィルター
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (6)
前記電気推進用の電力を供給する発電機を駆動し、中間部分に複数の混気段を有する発電機駆動用タービンと、
飽和蒸気および過熱蒸気を生成するボイラと、
前記内燃機関の排ガスから熱量を回収して高圧蒸気を生成する高圧蒸気生成手段と、
該高圧蒸気生成手段の下流側で、前記内燃機関の排ガスから熱量を回収して低圧蒸気を生成する低圧蒸気生成手段と、
前記ボイラが生成した過熱蒸気を前記発電機駆動用タービンの入口に導入させる過熱蒸気供給ラインと、
前記高圧蒸気生成手段が生成した高圧蒸気を前記発電機駆動用タービンの上段側混気段に導入させる高圧蒸気ラインと、
低圧蒸気生成手段が生成した低圧蒸気を前記発電機駆動用タービンの下段側混気段に導入させる低圧蒸気ラインと、
前記高圧蒸気ラインおよび前記低圧蒸気ラインの蒸気量が増減すると前記過熱蒸気ラインの供給量を反対に減増させるように調節する制御手段と、
が備えられていることを特徴とする船舶の内燃機関廃熱回収プラント。 In a ship internal combustion engine waste heat recovery plant having a propulsion system that combines a main engine and electric propulsion by an internal combustion engine,
Driving a generator for supplying electric power for electric propulsion, and a generator driving turbine having a plurality of mixed air stages in an intermediate portion;
A boiler that produces saturated steam and superheated steam;
High-pressure steam generating means for recovering heat from the exhaust gas of the internal combustion engine to generate high-pressure steam;
Low pressure steam generating means for recovering heat from the exhaust gas of the internal combustion engine to generate low pressure steam downstream of the high pressure steam generating means;
A superheated steam supply line for introducing superheated steam generated by the boiler into an inlet of the generator driving turbine;
A high-pressure steam line for introducing the high-pressure steam generated by the high-pressure steam generating means into the upper mixed gas stage of the generator driving turbine;
A low-pressure steam line for introducing the low-pressure steam generated by the low-pressure steam generating means into the lower mixed stage of the generator driving turbine;
Control means for adjusting the supply amount of the superheated steam line to be decreased on the contrary when the amount of steam in the high pressure steam line and the low pressure steam line increases or decreases;
An internal combustion engine waste heat recovery plant for ships.
前記低圧蒸気生成手段は、内燃機関の排ガス通路における前記高圧蒸発器の下流側に設置された低圧蒸発器と、給水されるとともに低圧蒸気を分離する低圧気水分離器と、前記低圧蒸発器および前記低圧気水分離器を連結して流体を循環させる低圧循環ラインと、を備え、
前記低圧気水分離器はボイラへの給水ラインに設置されていることを特徴とする請求項1に記載の船舶の内燃機関廃熱回収プラント。 The high-pressure steam generating means connects a high-pressure evaporator installed in an exhaust gas passage of an internal combustion engine, a high-pressure steam / water separator that supplies water and separates the high-pressure steam, and the high-pressure evaporator and the high-pressure steam / water separator. And a high-pressure circulation line for circulating the fluid,
The low-pressure steam generating means includes a low-pressure evaporator installed on the downstream side of the high-pressure evaporator in an exhaust gas passage of an internal combustion engine, a low-pressure steam separator that supplies water and separates low-pressure steam, the low-pressure evaporator, A low-pressure circulation line for circulating the fluid by connecting the low-pressure steam separator,
2. The internal combustion engine waste heat recovery plant for a ship according to claim 1, wherein the low-pressure steam separator is installed in a water supply line to a boiler.
前記低圧蒸気生成手段は、内燃機関の排ガス通路における前記高圧蒸発器の下流側に設置された低圧蒸発器と、給水されるとともに低圧蒸気を分離する低圧気水分離器と、前記低圧蒸発器および前記低圧気水分離器を連結して流体を循環させる低圧循環ラインと、を備え、
前記高圧気水分離器は前記ボイラの蒸気ドラムとしていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の船舶の内燃機関廃熱回収プラント。 The high-pressure steam generating means connects a high-pressure evaporator installed in an exhaust gas passage of an internal combustion engine, a high-pressure steam / water separator that supplies water and separates the high-pressure steam, and the high-pressure evaporator and the high-pressure steam / water separator. And a high-pressure circulation line for circulating the fluid,
The low-pressure steam generating means includes a low-pressure evaporator installed on the downstream side of the high-pressure evaporator in an exhaust gas passage of an internal combustion engine, a low-pressure steam separator that supplies water and separates low-pressure steam, the low-pressure evaporator, A low-pressure circulation line for circulating the fluid by connecting the low-pressure steam separator,
3. The ship internal combustion engine waste heat recovery plant according to claim 1, wherein the high-pressure steam separator is a steam drum of the boiler.
該分離手段によって前記液体燃料から分離された廃油分が前記ボイラの液体燃料供給ラインへ供給されるように構成されていることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれかに記載された船舶の内燃機関廃熱回収プラント。 The fuel oil supply line of the internal combustion engine is provided with a separating means for separating the solid content from the liquid fuel containing the solid content,
5. The waste oil component separated from the liquid fuel by the separation means is configured to be supplied to a liquid fuel supply line of the boiler. Ship internal combustion engine waste heat recovery plant.
A ship comprising the internal combustion engine waste heat recovery plant according to any one of claims 1 to 5.
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